HYDRACIDY: VLASTNOSTI, NÁZVOSLOVIE, POUŽITIA A PRÍKLADY - CHÉMIA - 2025

Tieto halogenovodíkové alebo binárne kyseliny sa rozpustí vo vode zlúčenín, ktoré sa skladajú z vodíka a nekovových prvkov: halogénvodíkov. Jeho všeobecný chemický vzorec sa môže vyjadriť ako HX, kde H je atóm vodíka a X je nekovový prvok.

X môže patriť do skupiny 17, halogény alebo do prvkov skupiny 16 bez zahrnutia kyslíka. Na rozdiel od oxokyselín, hydracidy nemajú kyslík. Pretože hydracidy sú kovalentné alebo molekulárne zlúčeniny, musí sa zvážiť väzba HX. Toto má veľký význam a definuje vlastnosti každého hydracidu.

Zdroj: Gabriel Bolívar

A čo HX odkaz? Ako je možné vidieť na obrázku vyššie, existuje trvalý dipólový momentový produkt s rôznymi elektronegativitami medzi H a X. Pretože X je zvyčajne viac elektronegatívny ako H, priťahuje svoj elektrónový oblak a končí záporným čiastočným nábojom δ-.

Na druhej strane, H, ktorý dáva časť svojej elektrónovej hustoty X, končí kladným čiastočným nábojom 5 +. Čím negatívnejšia je 8, tým bohatší bude elektrón X a tým väčšia bude elektrónová deficiencia H. Preto v závislosti od toho, ktorý prvok X je, hydracid môže byť viac alebo menej polárny.

Obrázok tiež odhaľuje štruktúru hydracidov. HX je lineárna molekula, ktorá môže interagovať s inou na jednom zo svojich koncov. Čím je polárnejšie HX, tým silnejšie alebo afinitnejšie budú molekuly interagovať. V dôsledku toho sa jeho teplota varu alebo topenia zvýšia.

Interakcie HX-HX sú však stále dosť slabé na to, aby vznikol pevný hydracid. Z tohto dôvodu sú v podmienkach tlaku a okolitej teploty plynné látky; S výnimkou HF, ktorá sa vyparuje nad 20 ° C.

Prečo? Pretože HF je schopný vytvárať silné vodíkové väzby. Zatiaľ čo ostatné hydracidy, ktorých nekovové prvky sú menej elektronegatívne, môžu byť sotva v kvapalnej fáze pod 0 ° C. HCI sa napríklad varí pri asi -85 ° C.

Sú hydracidy kyslé látky? Odpoveď spočíva v kladnom čiastočnom náboji δ + na atóme vodíka. Ak je δ + veľmi veľká alebo väzba HX je veľmi slabá, potom HX bude silná kyselina; Rovnako ako u všetkých hydrokyselín halogénov, akonáhle sa ich príslušné halogenidy rozpustia vo vode.

vlastnosti

fyzický

- Všetky hydracidy sú samozrejme priehľadnými roztokmi, pretože HX sú veľmi dobre rozpustné vo vode. Môžu mať žltkasté tóny podľa koncentrácie rozpusteného HX.

- Sú to fajčiari, čo znamená, že vydávajú husté, leptavé a dráždivé výpary (niektoré z nich sú dokonca nevoľné). Dôvodom je skutočnosť, že molekuly HX sú veľmi prchavé a interagujú s vodnou parou v prostredí obklopujúcom roztoky. Ďalej HX v jeho bezvodých formách sú plynné zlúčeniny.

-Hydracidy sú dobrými vodičmi elektriny. Hoci HX sú plynné látky v atmosférických podmienkach, pri ich rozpustení vo vode uvoľňujú ióny (H ⁺ X ^- ), ktoré umožňujú prechod elektrického prúdu.

- Body varu sú vyššie ako v bezvodých formách. To znamená, že HX (ac), ktorý označuje hydracid, vrie pri teplotách nad HX (g). Napríklad chlorovodík, HCl (g), má teplotu varu pri -85 ° C, ale kyselina chlorovodíková, jej hydracid, je okolo 48 ° C.

Prečo? Pretože plynné molekuly HX sú obklopené molekulami vody. Dva typy interakcií môže nastať súčasne: vodíkové väzby, HX - H ₂ O - HX, alebo ión solvatácie, H ₃ O ⁺ (aq) a X ^- (aq). Táto skutočnosť priamo súvisí s chemickými charakteristikami hydracidov.

chemický

Hydracids sú veľmi kyslé roztoky, takže majú kyslé protóny H ₃ O ⁺ k dispozícii pre reakciu s inými látkami. Odkiaľ ^pochádza H ₃ O ⁺ ? Z atómu vodíka s kladným čiastočným nábojom δ +, ktorý sa disociuje vo vode a končí kovalentným začlenením do molekuly vody:

HX (aq) + H ₂ O (l) <=> X ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq)

Všimnite si, že rovnica zodpovedá reakcii, ktorá vytvára rovnováhu. Keď sa tvorba X ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq) je termodynamicky veľmi obľúbené, HX uvoľní svoj kyslý protón, do vody; a potom, s H ₃ O ⁺ ako nový "nosič", môže reagovať s ďalšou zlúčeninou, a to aj v prípade, že tento nie je silná báza.

Vyššie uvedené vysvetľuje kyslé vlastnosti hydracidov. Toto je prípad všetkých HX rozpustených vo vode; ale niektoré generujú kyslejšie roztoky ako iné. Čo je to? Dôvody môžu byť veľmi komplikované. Nie všetky HX (ac) uprednostňovať nad rovnováhu smerom doprava, to znamená smerom X ^- (Ac) + H ₃ O ⁺ (AC).

kyslosť

Výnimkou je kyselina fluorovodíková, HF (aq). Fluór je veľmi elektronegatívny, preto skracuje vzdialenosť väzby HX a posilňuje ho proti jeho rozkladu pôsobením vody.

Podobne sa väzba HF z dôvodov atómového polomeru prekrýva oveľa lepšie. Na druhej strane sú väzby H-Cl, H-Br alebo HI slabšie a majú tendenciu úplne sa disociovať vo vode, až do bodu narušenia rovnováhy vyššie.

Je to tak preto, lebo ostatné halogény alebo chalkogény (napríklad síra) majú väčšie atómové polomery, a teda väčšie orbitaly. V dôsledku toho má väzba HX horšie prekrývanie okružnej dráhy, keď je X väčšie, čo zasa ovplyvňuje silu kyseliny pri kontakte s vodou.

Teda klesajúci stupeň kyslosti pre hydrokyseliny halogénov je nasledujúci: HF <HCl

názvoslovie

Bezvodá forma

Ako sa pomenujú hydracidy? Vo svojich bezvodých formách, HX (g), sa musia uviesť ako diktované pre halogenovodíky: pridaním prípony -uro na koniec ich mien.

Napríklad HI (g) pozostáva z halogenidu (alebo hydridu) tvoreného vodíkom a jódom, preto sa nazýva: jodovodík . Pretože nekovy sú všeobecne elektronegatívnejšie ako vodík, má oxidačné číslo +1. Na druhej strane má vodík v NaH oxidačné číslo -1.

Toto je ďalší nepriamy spôsob odlíšenia molekulárnych hydridov od halogénov alebo halogenovodíkov od iných zlúčenín.

Keď HX (g) príde do styku s vodou, je reprezentovaná ako HX (ac) a potom sa získa hydracid.

Vo vodnom roztoku

Ak chceme pomenovať hydracid, HX (ac), musí sa prípona –uro jeho bezvodých foriem nahradiť príponou –hydrickou. V prvom rade by sa mali uviesť ako kyseliny. Vo vyššie uvedenom príklade sa teda HI (aq) nazýva: jódová voda .

Ako sa formujú?

Priame rozpúšťanie halogenovodíkov

Hydracidy sa môžu vytvárať jednoduchým rozpustením zodpovedajúcich halogenovodíkov vo vode. Môže to predstavovať nasledujúca chemická rovnica:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) je veľmi dobre rozpustný vo vode, takže na rozdiel od jeho iónovej disociácie pri uvoľňovaní kyslých protónov neexistuje rovnováha.

Existuje však syntetická metóda, ktorá je výhodná, pretože používa ako surovinu soli alebo minerály, ktoré ich rozpúšťajú pri nízkych teplotách so silnými kyselinami.

Rozpúšťanie solí nekovov s kyselinami

Ak sa stolová soľ NaCl rozpustí s koncentrovanou kyselinou sírovou, nastane nasledujúca reakcia:

NaCl (y) + H ₂ SO ₄ (vodný) => HCl (aq) + NaHSO ₄ (aq)

Kyselina sírová daruje jeden zo svojich kyslých protónov aniónu Cl ^- chloridu , čím sa prevádza na kyselinu chlorovodíkovú. Chlorovodík, HCl (g), môže unikať z tejto zmesi, pretože je veľmi prchavý, najmä ak je jeho koncentrácia vo vode veľmi vysoká. Druhá soľ vyrába, kyselina, sodná sulfát, NaHSO ₄ .

Ďalším spôsobom výroby je nahradenie kyseliny sírovej koncentrovanou kyselinou fosforečnou:

NaCl (y) + H ₃ PO ₄ (vodný) => HCl (aq) + NaH ₂ PO ₄ (vodný)

H ₃ PO ₄ reaguje rovnakým spôsobom ako H ₂ SO ₄ , produkujúce kyselinu chlorovodíkovú a sodík-dikyselina fosfátov. NaCl je zdrojom Cl ^- anión , aby sa syntetizovať iné hydracids, soli alebo minerály, ktoré obsahujú F ^- , Br ^- , I ^- , S ² , atď. Je potrebný .

Avšak, použitie H ₂ SO _4, alebo H ₃ PO _4, bude závisieť od jeho oxidačné silu. H ₂ SO ₄ je veľmi silné oxidačné činidlo, do tej miery, že sa oxiduje i Br ^- a I ^- ich Br ₂ a I ₂ molekulárnych foriem ; prvá je červenkastá kvapalina a druhá fialová pevná látka. Z tohto dôvodu, H ₃ PO ₄ predstavuje preferovanú alternatívu v takýchto syntéz.

aplikácia

Čistiace prostriedky a rozpúšťadlá

Hydracidy sa v podstate používajú na rozpúšťanie rôznych druhov látok. Je to preto, že sú to silné kyseliny a môžu umývať akýkoľvek povrch s mierou.

Jeho kyslé protóny sa pridávajú k zlúčeninám nečistôt alebo nečistôt, čím sa stanú rozpustnými vo vodnom médiu a potom sa prenesú vodou.

V závislosti od chemickej povahy uvedeného povrchu sa môže použiť jeden hydracid alebo iný. Napríklad kyselina fluorovodíková sa nemôže použiť na čistenie skla, pretože sa rozpustí na mieste. Kyselina chlorovodíková sa používa na odstránenie škvŕn z dlaždíc bazéna.

Sú tiež schopné rozpúšťať horniny alebo pevné vzorky a potom sa používajú na analytické alebo výrobné účely v malom alebo veľkom meradle. V iónomeničovej chromatografii sa na čistenie stĺpca zvyšných iónov používa zriedená kyselina chlorovodíková.

Kyslé katalyzátory

Niektoré reakcie vyžadujú vysoko kyslé roztoky, aby sa urýchlili a skrátil čas, ktorý sa uskutoční. Tu prichádzajú hydracidy.

Príkladom toho je použitie kyseliny jodovodíkovej pri syntéze ľadovej kyseliny octovej. Ropný priemysel potrebuje aj hydracidy v rafinérskych procesoch.

Činidlá na syntézu organických a anorganických zlúčenín

Hydracidy poskytujú nielen kyslé protóny, ale tiež ich príslušné anióny. Tieto anióny môžu reagovať s organickou alebo anorganickou zlúčeninou za vzniku špecifického halogenidu. Týmto spôsobom môžu byť syntetizované: fluoridy, chloridy, jodidy, bromidy, selenidy, sulfidy a ďalšie zlúčeniny.

Tieto halogenidy môžu mať veľmi rozmanité použitie. Môžu sa napríklad použiť na syntézu polymérov, ako je teflon; alebo medziprodukty, z ktorých sa atómy halogénu začlenia do molekulárnych štruktúr určitých liekov.

Predpokladajme, že molekuly CH ₃ CH ₂ OH, etanol, reaguje s kyselinou chlorovodíkovou za vzniku etyl-chloridu:

CH ₃ CH ₂ OH + HCl => CH ₃ CH ₂ Cl + H ₂ O

Každá z týchto reakcií skrýva mechanizmus a mnoho aspektov, ktoré sa zvažujú v organických syntézach.

Príklady

Nie je veľa príkladov pre hydracidy, pretože počet možných zlúčenín je prirodzene obmedzený. Z tohto dôvodu sú uvedené niektoré ďalšie hydracidy s príslušnou nomenklatúrou (skratka (ac) sa ignoruje):

HF, kyselina fluorovodíková

Binárny hydracid, ktorého molekuly HF tvoria silné vodíkové väzby, do tej miery, že vo vode je to slabá kyselina.

H

Na rozdiel od dovtedy uvažovaných hydracidov je polyatomická, to znamená, že má viac ako dva atómy, stále je však binárna, pretože pozostáva z dvoch prvkov: síry a vodíka.

Jeho uhlové molekuly MSM netvoria významné vodíkové väzby a dajú sa zistiť pomocou charakteristického zápachu vajíčka.

HCI, kyselina chlorovodíková

Jedna z najznámejších kyselín v populárnej kultúre. Je dokonca súčasťou zloženia žalúdočnej šťavy prítomnej v žalúdku a spolu s tráviacimi enzýmami degradujú jedlo.

HBr, kyselina bromovodíková

Podobne ako kyselina jodovodíková sa v plynnej fáze skladá z lineárnych molekúl H-Br, ktoré sa pri vstupe do vody disociujú na H ⁺ (H ₃ O ⁺ ) a Br ^- ióny .

H

Hoci telúr má určitý kovový charakter, jeho hydracid uvoľňuje nepríjemné a vysoko jedovaté výpary, ako je napríklad selénový vodík.

Rovnako ako iné hydracidy chalkogenidov (zo skupiny 16 periodickej tabuľky), v roztoku vytvára anión Te ^2- , takže jeho valencia je -2.

Referencie

1. Clark J. (22. apríla 2017). Kyslosť halogenidov vodíka. Obnovené z: chem.libretexts.org
2. Lumen: Úvod do chémie. Binárne kyseliny. Prevzaté z: courses.lumenlearning.com
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. júna 2018). Definícia binárnej kyseliny. Získané z: thinkco.com
4. D. Scott. Písanie a nomenklatúra chemických vzorcov. , Obnovené z: celinaschools.org
5. Madhusha. (9. februára 2018). Rozlišujte medzi binárnymi kyselinami a kyslíkovými kyselinami. Obnovené z: pediaa.com
6. Wikipedia. (2018). Kyselina chlorovodíková. Obnovené z: es.wikipedia.org
7. Natalie Andrews. (24. apríla 2017). Použitie kyseliny jodovodíkovej. Obnovené z: sciencing.com
8. StudiousGuy. (2018). Kyselina fluorovodíková: dôležité použitia a aplikácie. Obnovené z: studiousguy.com